广播电视节目无线数字化覆盖工程建设与维护

杨圣纯

（泰安市广播电视台，山东 泰安 271000）

0 引 言

为进一步丰富人们的精神文化生活，加快地面电视的模数转换，国家规划建设了中央广播电视节目无线数字化覆盖工程。该工程将中央电视台12套采用AVS+信源编码的标清节目打包复用成2路TS码流（第一路含CCTV-1，2，4，10，12，13，14，15频道，总码率为18.624 Mb·s-1；第二路含CCTV-7，9，11及新闻频道，总码率为9.312 Mb·s-1）[1]，采用中星6A卫星和国干网两种方式将信号传输到各地方广播电视台。出于节省频率资源的需要，同时兼顾各地方台播出需求，中央覆盖工程采用“省级单频网为主，区域单频网或多频网为辅”的地面数字电视组网方式[1]，通过两个不同的频道无线发射播出。

1 中央覆盖工程山东播控平台

为强化中央无线数字化覆盖工程安全优质播出，山东省决定建设全省统一的数字电视集成播控平台，集中接收从国干网和中星6A卫星传来的12套央视节目、从省内各市县传来的77套节目以及3套省台节目，切换输出后，通过专用光缆网络传输到各发射台站进行转播监测。其中，14频道为省级单频网，播出第一路码流所含的8套节目，第二路码流加入省台及各市县台节目后由另一多频网频道发射播出。中央数字化覆盖工程山东集成播控平台信号流程如图1所示。

图1 中央数字化覆盖工程山东集成播控平台流程图

2 中央无线数字化覆盖工程泰安台建设技术方案

泰安发射台采用卫星和光缆网络两种方式接收中央台及省台的广播电视节目。鉴于中央广播电视节目无线数字化覆盖工程采用了基于中星6A的单频网传输方式作为主链路，TS清流信号经过加密加扰、单频网适配后调制上传到卫星，因此，接收端必须使用专业的AVS+卫星综合接收解码器，才能解调、解扰、解密中星6A下传的12套中央电视台节目[1]。

2.1 信号传输及接收处理技术方案

2.1.1 卫星信号接收方式

卫星方式是用卫星接收天线对准东经125°的中星6A卫星，接收到C波段广播电视信号，经过高频头低噪声放大和下变频，变成L波段信号，传到专业卫星综合接收解码器，输出两路ASI码流。其中一路进入三选一码流切换器，另一路送到监测报警系统板卡盒。

2.1.2 光缆网络接收方式

对接山东省数字电视集成播控平台，泰安广播电视台电视播控部输出主备两路SDI数字电视节目信号，经专线光缆网络传输到山东电视台集成播控中心，与中央台、省台的广播电视信号合并、AVS+编转码、集成切换后，再由省台通过主备两路专线光缆网络传送回泰安广播电视发射台[2]。发射台的光接收设备接到两路光缆IP信号后，通过多口交换机进入主备EMR平台进行IP-ASI信号转换，主备EMR平台分别送出两路（共4路）ASI码流。其中两路ASI码流送到本地监测系统板卡盒，作为多画面监测报警系统输入信号。主备EMR平台输出的另两路ASI码流送入三选一码流切换器，从1路卫星、两路光缆信号中切换出1路信号进入发射机数字电视激励器[3]，进行调制变频，推动功率放大器、多工器达到额定功率发射出去。同时，空收信号也送入本地监测报警系统，并回传至山东数字电视播控中心进行监测。泰安台信号接收处理及监测流程如图2所示。

图2 泰安台信号接收处理及监测流程

2.2 监测报警系统

监测系统采用8台监视器，分成四列。一列监视卫星电视接收信号，一列监视光缆传输主路信号，一列监视光缆传输备路信号，另一列监视发射后的空收信号。由此实现发射机输入信号源和发射机输出信号的全监测。监测报警系统具备对各项监测进行技术指标实时分析和录制报警功能。

3 发射机技术要求

对于发射机，泰安广播电视发射台的技术要求是：采购两台数字电视发射机，分别工作于14，16频道，其中14频道发射机为单频网发射机，使用单频网专用激励器，由北斗/GPS双模授时器为其提供精准时钟信号，实现单频网内调制码流的频率、时间、比特精确同步，16频道发射机为多频网发射机。两台发射机输出功率均为1 kW。整机采用单通道、图像伴音合放式，配备双激励器、双风机，实时监测自动切换；配备功率放大器、开关电源，实行模块化冗余备份设计；配置强大的监测控制单元，实时监测数据参数，自诊断、自适应、自动调整。发射机具备精细的整机自动电平控制和完善的保护功能，同时支持网络化监控管理，可通过远程监控计算机进行遥测遥调。

4 单频网与激励器

本次中央无线数字化覆盖工程的最大亮点是采用了单频网的技术体制。单频网是由多个位于不同地点、处于同步状态的地面数字电视发射机，以相同的频率，在可控的时刻发射相同的节目。基于卫星的单频网和省级单频网都安装了单频网适配器，其在TS码流中插入了秒帧初始化包（SIP包），同时完成码速率适配。卫星接收机的解调解扰不能改变TS码流的内容和顺序[4]。单频网内各地发射机激励器接收来自同一适配器发出的带有时间标识SIP的同步数字包，同时参考北斗/GPS授时器的精准时钟信号（10 MHz，1 PPS），经过精确计算，确定各发射机的“时延补偿”，从而实现各激励器编码调制信号的精准同步，即同时同频同比特，相同的信道编码和调制方式，避免了同频干扰。

数字电视广播激励器主要由基带处理、数模转换、频率合成、射频输出放大、监控系统等功能模块组成，实现从基带TS输入数据码流到地面数字电视广播RF信号的转换。单频网激励器工作原理如图3所示。

图3 单频网激励器工作原理图

5 工程建设与效果

经过科学有序的施工，UPS智能一体化电源、天馈线、信号接收处理系统、监测系统、数字电视发射机等设备先后完成了安装，测试达标后又进行对接联调，同时配备了机房空调、新风系统。整个工程于2016年7月22日全部完成建设，开机试播一次成功，各项指标均达到甲级，无线覆盖效果测试良好。

6 无线数字电视系统的维护检修

6.1 信号源故障判断与处理

数字电视系统组成复杂，维护检修要根据故障的现象和表现综合作出判断，找出产生问题的部位和原因。首先观察多画面监测报警系统四列监视器，判断是光缆主路信号出现故障，还是备路信号出现故障，是卫星电视信号出现问题，还是空收信号出现问题，抑或是监测报警系统本身的问题。若是由于某一路信号源出现问题，自动切换没有动作，从而导致发射空收信号异常，此时要立即手动进行切换，使发射播出恢复正常，然后再检修故障。可以根据出现问题的现象、类型、报警提示信息、码流信息等去检查设备，观察设备面板显示有无异常、告警。

6.2 卫星电视信号故障检修

对于卫星电视信号出现问题，运维人员可以检查卫星接收机运行是否正常，拧下卫接机输入接头重新拧紧，输入接收参数重新搜索一遍，看能否恢复正常，检查接收信号强度和质量是否达标。如果信号强度小，需要调整卫星接收天线的水平和俯仰角度[6]；若信号强度大但质量差，则是有较强噪声或干扰，导致误码率高，引起马赛克或无法解码。对此，可以更换一个接收解码器进行尝试。

6.3 发射机故障检修

如果信号源都没问题，但空收监测异常，则可以判定是发射机出现问题。首先，检查电源电压是否正常，发射机是否保护关机，风机运行是否稳定，驻波比等指标有无异常。其次，查看激励器，若激励器输出正常，空收监测应该有信号。检查激励器面板显示是否正常，输入码流、输入授时时钟有无锁定出错报警。可以使用码流分析仪接入ASI或IP接口查看输入码流是否正常，也可以接入RF接口检查输出信号参数，判断激励器的故障部位、原因。若激励器输入正常而射频无输出，原因可能是射频使能关闭。可以打开射频使能，重新开机，一般能解决问题。若仍无输出，可能是射频本振失锁故障，需要维修或更换。

7 结 语

本文为广播电视节目无线数字化覆盖工程设计了多备路、自动切换、分级监测的技术方案，即使发生某一路信号源马赛克或无法解码的情况，节目也能安全优质播出，不会受到影响。同时，简明完善的多画面监测报警系统为快速检修排除故障提供了依据，指明了方向。只要熟练掌握整个系统的组成原理和信号流程，就能根据故障现象判断出故障部位，从而快速地进行检修，为安全优质播出提供充分的技术保障。